Airflow Sciences Corporation (ASC) www.airflowsciences.com
Airflow Sciences Corporation, endüstriyel proseslerde akış sorunlarını çözer.
1975 yılında kurucularımız, çeşitli endüstriyel müşteriler için akış problemlerini çözmek için havacılık analizi tekniklerini uyguladılar. ASC, müşterilerin çok çeşitli ekipman ve ürünlerin içinde ve çevresinde sıvı akışını (gazlar, sıvılar veya her ikisi) içeren mühendislik sorunlarını çözmeye devam ediyor. Basınç düşüşünü azaltmak, akışın neden olduğu titreşimleri ortadan kaldırmak veya ekipmanda tekdüze akış sağlamak gibi bazı sorunlar basitçe akışın kendisinin sonucudur. Sıvı akışı enerji taşıdığından, termal karıştırmayı iyileştirme veya ısıtma ve soğutma özelliklerini optimize etme gibi ısı transferi sorunları genellikle çözülür. ASC ayrıca, akan bir gaz veya sıvı içinde partikül veya kimyasal türlerin pnömatik taşınmasını içeren sorunları da üstlenir. Daha karmaşık problemler yanma, kimyasal reaksiyon, buharlaştırma, kurutma veya diğer işlemleri içerebilir. ASC, müşterilerimizin sorunlarını çözmek için çeşitli yöntemler kullanır. Alan testi, performans sorunlarını belirlemek ve çözümleri formüle etmek için kullanılabilir veya modelleme amacıyla girdi verileri sağlamak için kullanılabilir. Yeni süreçler geliştirmek, temel araştırmaları gerçekleştirmek ve modelleme çalışmaları için girdi parametrelerini tanımlamak için laboratuar testleri kullanılmıştır. Sıvı akışının sayısal simülasyonu genellikle karmaşık akışkan dinamiği ve termodinamik süreçleri simüle etmek için kullanılan güçlü bir yazılım aracı olan CFD veya Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği anlamına gelir.
Uygulamalar:
Elektrik Santralleri
1-Brülörler
Brülör, açık bir şekilde yanma performansı için kritik bir unsurdur. ASC, OEM ekipman üreticileri ve enerji santralleri için çok çeşitli brülörleri modelledi ve test etti. CFD modelleme veya ölçek laboratuar modellemesi aşağıdaki amaçlarla kullanılabilir:
- Brülör deşarjında tek tip, kontrollü hava hızı
- Kömür nozullarına dengeli kömür akışı
- Bileşenlerin erozyon aşınmasını en aza indirme
- Bireysel brülör akış ölçümleri sağlama
- Damperlerin akış kontrolünü ve girdap modellerini onaylama
Brülör üreticileri ile yapılan gizlilik anlaşmaları nedeniyle, ayrıntılı CFD veya laboratuvar görüntüleri mevcut değildir.
2-Kömür Besleme Boruları
Pülverize kömür birden fazla boru vasıtasıyla brülörlere taşınır. Brülör performansını ve yanmayı optimize etmek için hava ve kömür akışı dengelenmelidir. Airflow Sciences, kömür borularında Birincil Hava ve Kömür Akışının dengelenmesine yardımcı olmak için bir dizi hizmet sunar.
- Gelişmiş Kömür Akış Ölçümü (ACFM ™) Sistemi kullanılarak kömür boru akışlarının saha testi
- Kömür numunelerinin incelik testi
- Boru akışlarını dengelemek için delik tasarımı
- Aşağıdakiler dahil en zorlu dengeleme sorunlarını çözmek için CFD veya fiziksel modelleme:
- İki fazlı CFD
- Kömür Akış Döngüsü
- Özel laboratuvar modelleri
ACFM ™ kullanarak saha testi
3-Borular
Kanal akışlarının modellenmesi, basınç kaybını en aza indirmek, belirli bir yerde tek tip akış sağlamak ve partikül birikimini en aza indirmek için kanatları ve bölmeleri çevirmek gibi akış kontrol cihazlarının tasarımına yardımcı olur. Saha testi, temel model verileriyle ilişkilendirmek veya model sonuçlarının onayını sağlamak için kullanılabilen bir kanaldaki akış özellikleri hakkında bilgi sağlar.
Basınç Kaybını En Aza İndirmek
Bir boru sisteminin farklı dalları, her daldaki değişen geometriden kaynaklanan basınç kayıpları nedeniyle sıklıkla eşit olmayan akış hızlarına sahiptir. Her bir boru uygun şekilde yeniden şekillendirerek ve dönen kanatları tasarlayarak, basınç kaybı azaltılır ve akış daha eşit bir şekilde dağıtılır. Dengeli bir akış hızı, ısı eşanjörlerinin ve kirlilik kontrol ekipmanının performansını artıracaktır.
Tekdüze Akış Sağlama
Birçok sistemde, belirli yerlerde akış tekdüzeliği gereklidir. Dönen kanatların uygun tasarımı, istenen yerde tek tip akış sağlayabilir. Girişlerde tek tip olmayan akışın çıkışlarda daha dengeli olması için nasıl kontrol edildiğini göstermek için CFD ve fiziksel modeller kullanılabilir.
Kül Birikimini En Aza İndirmek
Fiziksel akış modellemesi, potansiyel partikül birikme alanlarını değerlendirmek için kullanılabilir.
Saha Testi
Modellemeye ek olarak, Airflow Sciences sahada boru ve yığın akış ölçümleri yapmak için bir veri toplama sistemi ve özel bir yazılım geliştirmiştir.
4-Ekonomizer Hunileri
Katalizör LPA tıkanmasının fotoğrafı
Bir tesisin genellikle ihmal edilen bir parçası olan ekonomizör hunisi, kazandan çıkmadan önce büyük parçacıkları yakalamaya yöneliktir. Tesisin bir SCR’si varsa, ekonomizör hunisi LPA (büyük partikül külü) yakalamada büyük bir rol oynar. Ancak SCR’leri olmayan tesisler, hava ısıtıcılarını tıkayabilen veya windbox’a (brülörlere yanma havasını besleyen kanal) gidebilen külü yakalamak için ekonomizör hunilerine ihtiyaç duyar. Saha testinin yanı sıra CFD ve laboratuvar modelleme, 1988’den beri Airflow Sciences tarafından kül tutmayı optimize etmek ve hava ısıtıcıları veya SCR temizliği için zorunlu kesintiler nedeniyle sayısız megavat tasarrufu sağlamak için kullanılmaktadır.
Hava ısıtıcı uçucu kül tıkanmasının fotoğrafı
5-Fanlar
Endüstrideki en yaygın cihazlardan biri olsa da, fanlar, santrallerin/fabrikaların karşılaştığı en kafa karıştırıcı sıkıntıların çoğuyla ilgili olabilir. Kötü evaze tasarımı, kanal tasarımı, giriş koşulları veya kanatlar ciddi, maliyetli ve bazen tehlikeli sorunlara neden olabilir.
Airflow Sciences Corporation, saha testinden geçici hesaplamalı akış modellerine, potansiyel akış sınırı katmanı hesaplamalarına ve kılavuz hesaplamalarına kadar iş için doğru aracı kullanma yeteneğine sahiptir. Bu, onlarca yıllık endüstri deneyimiyle birleştiğinde, ASC’yi akışla ilgili herhangi bir fan sorununu ele almak için en doğru adres olarak nitelendirir.
Santrifüj fanının geçici modeli
CFD kanal sistemine genel bakış
Fan giriş akışı optimizasyonu (AMCA 803 yönergelerine göre)
6-Fırınlar ve Kazanlar
Bir fırındaki yanma modellerini anlamak, tesislerin brülörler, üst yakma havası, SNCR ve diğer sermaye yatırımları ile ilgili önemli kararlar almasına yardımcı olabilir.
- CFD modelleme, fırın simülasyonları için iyi doğrulanmış bir araçtır ve hem ekipman hem de yakıt değişikliklerinin varsayım çalışmaları için kullanılabilir.
- HVT (Yüksek Hızlı Termokupl-High Velocity Thermocouple) testi, fırın çıkışındaki sıcaklık, NOx, O2, CO ve diğer türleri ölçmek için kullanılır.
- Kazan sızıntı testi, ısı oranında önemli iyileştirmelerle sonuçlanabilecek önemli bir teşhis aracıdır.
Sıcaklık (solda) ve hızın (sağda) CFD sonuçları
7-Gaz Türbinleri / HRSG’ler / Basit Çevrimler
Gaz türbinleri (GT’ler), hızlı başlatma, verimli çalışma ve düşük emisyonlara sahip çok yönlü güç üreticileridir. Hızlı tepki ile en yüksek güç taleplerini karşılamak için kullanılırlar ve doğal gaz fiyatları düşük olduğunda temel güç için mükemmel seçenekler olabilirler. Basit Döngü tasarımları, CO ve NOx gibi kirleticileri ortadan kaldırmak için yalnızca bir GT ve ardından katalizörler kullanır. Isı Geri Kazanımlı Buhar Jeneratörleri (HRSG’ler) de egzoz gazı ısısını verimli bir şekilde kullanmak için GT’lerin aşağı akışında kullanılır. Gaz, bir türbin veya proses ekipmanı için buhar üretmek üzere buhar tüpü paketlerine geçer.
Basit Döngü, Kombine Döngü veya HRSG içindeki akış ve ısı transfer özellikleri performansı için kritiktir. Airflow Sciences Corporation, boru kümelerine ısı transferini, CO ve NOx katalizörleri aracılığıyla hız ve sıcaklık profillerini, kanal brülör pozisyonunu ve tasarımını, AIG tasarımını veya amonyak kaymasını azaltmak için temperleme havası sistemini optimize etmek için akış modelleme uzmanlığını kullanır.
ASC, 3D Prob Veri Toplama Sistemini kullanarak, herhangi bir akış kontrol cihazının amaçlandığı gibi çalıştığından emin olmak için türbinin aşağı akışını veya katalizörlerin akış yönünü test edebilir. Veriler ayrıca EPA 111 (d) standardına göre ısı oranını iyileştirmek için de kullanılabilir.
Airflow Sciences, yeni tesisler için yerleşim planının tasarlanmasına da yardımcı olabilir. Baca, GT girişi ve kondansatör yerleşiminde tüm saha yardımcı araçlarının duman dağılımı ve genel dış modellemesi. Amaç, baca çıkışı ile GT / kondansatör girişleri arasında verimlilik düşüşlerine yol açacak olumsuz etkileşimi önlemek.
8-Büyük Parçacık Külü (LPA – Large Particle Ash)
Airflow Sciences Corporation, LPA’yı (Büyük Parçacık Külü) yakalayan ve hava ön ısıtıcılarını ve SCR’leri tıkanmadan koruyan cihazların modellemesi ve tasarımına odaklanan 100’den fazla projede yer aldı.
Ekonomizer haznesinin ötesine akış yönünde ilerlemesine izin verilen Büyük Parçacık Külü (LPA), hem hava ön ısıtıcıda hem de SCR’de tıkanma sorunlarına neden olabilir. Bu tıkanma şunlara neden olabilir:
- Artan sistem basınç kaybı
- Büyük temizlik maliyetleri
- Zorunlu kesintiler
- Katalizörün azaltılmış verimliliği
- NOx artışı
- , Artmış amonyak kullanımı
- Hızlandırılmış katalizör deaktivasyonu
- Katalizörün aşınması
Akış Modelleme ve Test, SCR Performansını Optimize Eder
Airflow Sciences, LPA davranışının en doğru tahminlerini elde etmek için özel CFD yöntemlerini kullanır. Modeller, aerodinamik bölmeler ve LPA yakalama elekleri tasarlamak için kullanılır. Gaz hızlarının ve parçacık yörüngelerinin dikkatli bir şekilde modellenmesi ve tahmin edilmesi olmadan, bölmeler verimsiz olacak ve elekler hızla aşınabilecektir.
Airflow Science Corporation’ın CFD modellemesi:
- Hangi yaklaşımın en iyi sonuç vereceğini analiz eder: bölmeler, elekler veya her ikisinin kombinasyonu.
- Büyük parçacık külünün uygun sürükleme, geri tepme ve özgül ağırlık özelliklerini içerir.
- Ekonomizer hunisindeki kül yakalama yüzdesini tahmin eder.
- Çeşitli parçacık boyutları için yörüngeleri hesaplar.
- Basınç kaybı ile yakalama verimliliğini karşılaştırır; modifikasyonlar maksimum yakalama verimliliğini minimum basınç kaybıyla dengelemek için tasarlanmıştır.
Saha Testi
- ASC’nin saha test hizmetleri, LPA akış hızlarının ve SCR hız modellerinin yerinde ölçümünü sağlar.
- ASC’nin çevrimiçi denetim kamerasının kullanılması, katalizörler, LPA elekleri ve diğer dahili unsurlarda kül birikimi sorunlarını tespit etmeye yardımcı olabilir.
9-Öğütücüler ve Değirmenler
Öğütücü olarak da adlandırılan değirmenler, birçok endüstri tarafından katıları ince bir toz haline getirmek için kullanılır. Elektrik santrallerindeki kömür değirmenlerinin performansı aşağıdakiler için kritiktir:
- Yanma verimliliği / ısı oranı
- NOx ve CO azaltımı
- Ünite kullanılabilirliği / güç çıkışı.
Değirmene giren, çıkan ve çıkan hava ve kömürün akış modellerinin optimizasyonu, tesis performansının önemli bir parçasıdır. CFD modelleme, laboratuvar modelleme ve saha testi, ASC tarafından optimizasyon sürecinde kullanılır.
Parçacık yörüngeleri
İç akış düzenleri
Hava Kirliliği Kontrolü
1-Seçici Katalitik İndirgeme – SCR Selective Catalytic Reduction
Azot oksit emisyonlarını azaltma çabasıyla, birçok enerji santrali, rafineriler ve endüstriyel tesisler seçici katalitik indirgeme (SCR) sistemleri kuruyor. SCR’ler, sabit bir katalizörün yukarı akışındaki baca gazına amonyak enjekte ederek çalışır. NOx ve amonyak, katalizör varlığında reaksiyona girerek nitrojen gazı ve su üretir. Bir SCR’nin verimli bir şekilde çalışması için, katalizörün yukarı akış yüzünde muntazam bir hız profili, muntazam bir sıcaklık profili ve muntazam bir amonyak konsantrasyonu elde etmek önemlidir. Bu hedeflere ulaşmak için hem fiziksel modelleme hem de hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) kullanılabilir.
Fiziksel Modelleme
Bir fan, havayı bir SCR’nin 1/12 ölçekli fiziksel modeli ve bununla ilişkili kanal sistemi aracılığıyla çeker. Amonyak enjeksiyonunu simüle etmek için bir izleyici gaz kullanılır. Ardından, izleyici gaz konsantrasyon modelini belirlemek için aynı konumda bir gaz örnekleme probu kullanılırken, katalizör yüzünde sıcak bir mandrel probu ile hız ölçümleri alınır. Model, minimum amonyak kullanımı ve basınç düşüşü ile maksimum NOx giderimi için sistem tasarımını optimize etmek için kullanılır.
CFD Modelleme
CFD aracılığıyla sayısal simülasyon, akış modellerini anlamak ve SCR tasarımını optimize etmek için de kullanılır. Mikserler, iç yapı ve akış cihazlarından kaynaklanan karmaşık geometri, doğru sonuçlar elde etmek için yüksek kaliteli CFD ağları gerektirir. ASC mühendisleri uzmandır ve otomatik ağ teknikleriyle ilişkili tuzaklardan kaçınmak için ağları elle oluşturur.
2-Elektrostatik Filtreler – ESP Electrostatic Precipitator
Airflow Sciences Corporation, 1985’ten beri elektrostatik filtreler (ESP’ler) akış modelleme ve saha testlerinde liderdir. Bir ESP’den doğru akış, optimum performans için kritiktir. Uygun olmayan akış, yüksek opasiteye, çırpma veya yük değişiklikleri sırasında ani artışlara, istenmeyen kül oluşumuna, erozyona ve artan partikül emisyonlarına neden olabilir.
ASC, ESP’leri içeren 300’den fazla akış çalışması yürüttü ve düzinelerce müşterinin çeşitli endişelerini hafifletmesine yardımcı oldu. Airflow Sciences, ESP akış optimizasyonu konusunda 20’den fazla endüstri konferansına davetli konuşmacı olarak katıldı. Sunum materyalleri kaynaklar bölümünde bulunabilir.
3-Torbalı Filtreler
Torbalı Filtreler bir gaz akışından partikülü çıkarmak için kullanılır. Torba ömrünü artırmak, filtre yakalama verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve basınç düşüşünü en aza indirmek için, cihaz boyunca uygun bir akış sağlamak istenir.
ICAC standartlarını üretici ve nihai müşteri gereksinimleriyle birleştiren Airflow Sciences Corporation, aşağıdakileri yaparak torba akışlarını iyileştirebilir:
- Gazın ve partikülün düzenli olarak her bir torba bölmesine gitmesini sağlamak, tüm bölmeler hizmette iken veya biri hizmet dışıyken.
- Her bir torba bölmesine giren akışların iyi durumda olmasını ve tüm torbaların belirli bir bölme içinde kullanılmasını sağlamak.
- Bir torbaya zarar verecek kadar yüksek gaz hızlarının önlenmesi
- Torba boyunca basınç kayıplarının en aza indirilmesi
Airflow Sciences, endüstri konferanslarına davet edilen bir konuşmacı olmuştur. Torbalı filtrelerden akışla ilgili sunum materyalleri kaynaklar bölümünde bulunabilir.
4-FGD olarak da bilinen baca gazı kükürt giderme
Islak yıkayıcılar (baca gazı kükürt giderme, FGD olarak da bilinir) ve kuru yıkayıcılar (püskürtmeyle kuru emilim, SDA olarak da bilinir ve bazen yarı ıslak olarak adlandırılır), akış modelleme açısından çok karmaşıktır ve bazen uygulamanız için tam olarak hangi modelin doğru olduğunu belirlemek zor olabilir.
Fiziksel ölçekli bir model veya bir CFD modeli arasındaki tipik kararın yanı sıra, her ikisiyle de alınacak bir dizi karar vardır. Islak veya yarı ıslak yıkayıcıların akış modelleri için üç temel kapsam mevcuttur:
- Yalnızca giriş kanalı modeli. Bu tür bir model, üniteye gaz akışının tabakalaşmamasını sağlamak için kullanılabilir. Özellikle ıslak yıkayıcılar söz konusu olduğunda, bu tip model, kanal sisteminin aşınmasına neden olabileceğinden, zemine yakın gaz akışının giriş kanalına tekrar çamur oluşumunu önlemek için yeterli olmasını sağlamak için de kullanılabilir.
- Yıkayıcıdan sadece gaz akışının modeli. Bu tür bir model kullanıldığında, spreyle eklenen direnç bazen delikli bir plaka veya dağıtılmış bir direnç olarak eklenir. Bu genellikle genel akış homojenliği gibi makul yığın davranışını sağlamak için kullanılabilir, ancak işlenmemiş gaz ve diğer enjekte edilen gazlar veya buharlaşan sıvılar arasındaki karışımı tahmin etmek için kullanılamaz.
- Sprey enjeksiyonu ve buharlaştırmayı içeren model. Çoğu yıkayıcı için, söndürme sıvısı enjeksiyonunun akış alanı üzerinde önemli etkileri olacaktır. Yığın etkisi, dağıtılmış bir direnç kullanılarak simüle edilebilir, ancak enjeksiyonun ve müteakip gaz soğutmanın ayrıntılı yerel etkileri genellikle ilgi çekicidir. Bir CFD modeli kullanılırsa, bu parçacıkların buharlaşması dahil edilebilir. Gerçek söndürme sıvı enjeksiyonu modellendiğinden, sıcaklık değişimi, gaz momentumu ve türbülans seviyeleri dahil tüm etkiler doğal olarak dahil edilir.
5-Sorbent Enjeksiyonu
Enerji santralleri ve diğer endüstriyel tesisler cıva, SO3 ve diğer eser türler gibi kirleticileri yakalamak için çeşitli sorbentler enjekte eder. Kireç, Trona, sodyum bisülfür, aktif karbon (ACI) ve daha fazlasını içeren kuru sorbentler (DSI) gaz akışına enjekte edilir. Emici madde dağılımı tekdüze olduğunda kirletici maddelerin emilimi optimize edilir. Airflow Science’ın modelleme yöntemleri, 2007’den bu yana dünya çapında 100’den fazla kurulumla kanıtlanmıştır.
PJFF giriş kanalı hız profilinin saha testi
Bir sorbent enjeksiyon sisteminin CFD modellemesi şunları yapabilir:
- Tek tip emici madde dağılımı sağlama
- Sorbent kalış sürelerini en üst düzeye çıkarma
- Optimum sorbent besleme oranlarını belirleme
- Optimum üfleme borusu miktarını, tasarımını ve yerini belirleme
- Kanal düzenini optimize eme
- Maksimum emilim ve yakalama verimliliği için baca gazı akışı içinde doğru karıştırmayı sağlama
Kanal sisteminin saha testi şunları yapabilir:
- Akış dağılımını ölçme
- Sıcaklık profilini belirleme
- Kül erozyon potansiyelini değerlendirme
CFD modeli, karbon parçacıklarının üfleme borularından ESP’ye doğru yörüngesini ve hızını izler
Üfleme borusundan çıkan sorbent parçacıklarının toplam hızı